Differential-mode, Differential Signal   차동 모드, 차동 신호, 차분 신호

(2017-01-13)

Common-mode, 공통 모드, 공통 모드 신호, 공통 신호, Single-ended Signal, 단일 종단 모드 신호

1. 전기적 도선 구성에 의한 신호 전송 모드 구분

  ㅇ 싱글 엔드 신호 (Single-ended Signal, 단일 종단 신호) 방식
     - 접지 역할을 하는 1개 도선(입출력이 접지를 공유함)과 신호가 실리는 1개 도선에 의한
       전통적인 2개 도선 신호 전송 방식
        . 즉, 접지를 기준으로 측정신호가 단일 도선(신호선)을 통해 흐름

     

  ㅇ 더블 엔드 신호 (Double-ended Signal, 쌍 종단 신호) 방식
     - 신호 쌍(통상, 동일 크기이지만, 반대 부호를 갖음)이 두 도선에 의해 전송되는 방식

     - 신호를 다음 2개로 표현 가능
        . 차동 모드 신호 (Differential-mode Signal)
           .. 2개의 쌍으로 된, 2개 도선 간의 신호 차이에 의한 신호

        . 공통 모드 신호 (Common-mode Signal)
           .. 2개 도선에서, 모두 동일 크기 및 동일 부호로 나타나는 신호
           .. 평균/중심이 되는 신호를 말함
           .. 일반적으로, 바람직스럽지 않은 신호 성분을 일컬으며,
           .. 만일 서로 빼주면 상쇄되어 최소화될 수 있음

     


2. 동작 모드 또는 입력 모드

  ㅇ 단일 입력 모드 (Single Input Mode, 단일 모드)

     - 두 입력 단자가 있어도 그 중에 하나 만 입력시키는 경우
        . 즉, 한쪽 입력은 접지시키고, 다른쪽 입력에 만 신호 전압을 공급
          

  ㅇ 이중 입력 모드 (Double Input Mode)

     - 차동 입력 모드 (Differential Input Mode) 또는 차동 모드 (Differential Mode)
        . 주파수,진폭은 같으나 위상이 반대인 두 신호를 두 입력 단자에 각각 입력시키는 경우
           .. 두 입력 차이에 따라 출력(크기 및 극성)이 결정됨
              

     - 동상 입력 모드 (Common Input Mode) 또는 공통 모드 (Common Mode)
        . 불필요한 2개의 동일 신호(주파수,진폭,위상)를 두 입력 단자에 인가
              
           .. 이 모드에서의 출력은 중첩되게하여 서로 상쇄됨으로써 이상적으로 `0`이됨
           .. 이 동작을 공통모드 제거(common-mode rejection) 이라고 함
           .. 따라서, 원하지 않는 신호는 제거하고, 원하는 신호왜곡되지 않게함
        . 공통모드 형태는 일반적으로 인접 도선, 전력선 등에서 유입되는 잡음
3. 차동 모드 (Differential Mode)

  ㅇ 차동모드 신호 전송방식 (Differential signaling)
     - 서로 반대되는 극성을 갖는 2개의 도선을 이용한 전송방식
        . 수신측에서 보았을 때, 2개 도선의 `각 개별 신호` 또는 `차 신호` 또는 `합 신호`
          에 의해 정보전송하는 방식을 일컬음

  ㅇ 차동모드 방식의 특징 ( 단일 종단원(Single-ended) 방식에 비해서 )
     - 전기적 잡음/왜곡의 영향을 감소시킴                                        ☞ CMRR 참조
        . 왜냐하면 외부 잡음은 2개의 도선 모두에 동일한 영향을 미치게되고,
        . 이를 공통모드신호제거(common-mode rejection)에 의해 잡음을 상쇄(제거)할 수 있기 때문

     - 최대 전압 스윙Peak-to-peak Voltage 관점에서 단일 모드 보다 커짐
        . Vdiff = VA - VB = 2 Vmax

     - 더 간단한 바이어스 구성 및 더 높은 선형성 등
        . 증폭기에 흔히 사용되는 결합커패시터바이패스커패시터가 필요 없음

     - (단점)
        . 대략 2배의 소자가 필요하며, 공급 dc 전력이 증가하게 됨

  ㅇ 차동모드 신호 증폭차동 증폭기 참조


[차동 증폭기]1. 차동 증폭기  2. 차동 모드,공통 모드  3. CMRR  
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